输气管道末段储气能力计算

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1、第11卷第7期2011年3月科学技术与工程Vol.11No.7Mar.20111671—1815(2011)7-1554-03ScienceTechnologyandEngineering2011Sci.Tech.Engng.输气管道末段储气能力计算胡艳娇(中国民航大学机场学院，天津300300)摘要输气管道末段储气是最经济的短期调峰方式，末段储气能力的计算能为天然气管道供气系统的规划、设计和运行管理提供理论指导。在合理的假设基础上，建立了较真实反映输气管内气体等温流动的方程组，并采用混合TVD方法求解该方程组，结合计算机编程，对输气管道末段的流量和

2、压力等参数进行模拟。通过分析模拟数据，进而计算出输气管道末段储气能力，并通过算例加以说明。关键词输气管道调峰末段储气能力中图法分类号TE832;文献标志码A城市燃气用量是不断变化的，特别是民用和商量减去终点压力最低时的储气量，即得到管道末段业性的公共建筑用气量，时刻都在发生变化，并且的储气能力。高峰低谷相差悬殊。但气源的供应不可能完全按由于这种方法采用的是稳态分析法，而输气管照城市用气时的变化同步调节。这两方面之间的道系统的供气过程属于非稳态工况，管道系统各点矛盾就给天然气管道供气系统的规划、设计及运行的流量和压力随时间的变化规律一般比较复杂。管理带来

3、了供气调峰问题。所谓供气调峰是指:在所以和实际存在一定的误差，大概比实际低(10～［1］15)%。这在后面的算例中也得到了验证。用气流量随时间变化的情况下采取一定的措施随时满足用户的用气要求。从经济角度来讲，输气管2瞬态分析法道末段储气是最经济的短期调峰方式。这时输气管道末段储气能力的研究与计算显得尤为重要。瞬态分析法是将输气管道的动态运行过程用管道的储气能力等于管道储气量的最大值减去管数学物理的方法进行精确描述，可以分析各个时刻道储气量的最小值。输气管道的储气能力分析计输气管道沿线的压力和流量变化规律，并通过计算算方法一般有两种，一种是静态近似法，一

4、种是瞬机实现，使得计算精度很高，大大高于静态近似法。态分析法。使用这种方法时，初始条件的选用对求解的精确性是很重要的，通常将终点压力最低时刻设为初始1静态近似法时刻。设管道末段平均供气量为Qg，终点用气量为静态近似法是比较原始的分析方法。这种方Qy(t)，储气量曲线为Qs(t)。法是假设在储气高峰点时起点压力最高，在低谷点根据管道储气调峰原理［2］得时终点压力最低。将起点压力最高时的管道储气tQs(t)=∫［Qg－Qy(t)］dt(1)02010年12月13日收到在进行瞬态分析时，将周期T划分为N个有限作者简介:胡艳娇(1977—)，女，江西南昌人，1

5、977年生，辽宁石油的时刻，每一时刻(i)的理论储气调峰曲线又可写为化工大学油气储运专业，硕士，中国民航大学机场学院油气储运系i讲师，研究方向:油气储运。E-mail:yjhu@cauc．edu．cn。Qs(i)=∑［Qg－Qy(j)］Δt;j=0，1，…，i，j=07期胡艳娇:输气管道末段储气能力计算1555i=0，1，…，N(2)计算出管道末段的最大储气量和最小储气量，进而式中Δt为时间间隔。求出管道末段的储气能力。要知道管道各个时刻的储气量必须知道管道各个时刻管道起点和终点的流量。所以在进行瞬3算例态分析时，首先要做的就是输气管道的瞬态模拟。由于

6、温度对管道末段运行参数影响不大，所以在建某干线输气管道末段管长L=600km，管径为立数学模型时假设管道是等温流动，并且忽略管壁φ1016×15mm，设计压力为10MPa，昼夜平均流量3的膨胀和受压下的收缩。因此在建立输气管道瞬为345m/s向管段供气，终点用气变化量随时间变态模拟的数学模型时采用了如下模型化见图1，并以24小时为周期周期性地变化，城市配ρ(ρw)气要求管网的最低压力为2．5MPa。气体的相对密+=0(3)τx=0．6982kg/m3。度s=0．5796，工况下气体密度ρn2(ρw)(ρw)pfρw

7、w

8、++=－(4)输气

9、管道的其它参数如下:ε=0．01mm，T=283K。τxx2DZRTp=ρ(5)M上面三个方程组成一个描述输气管道气体流动的方程组式，其中，式(3)是连续性方程，式(4)是动量方程，式(5)是气体状态方程，选用BWRS方程，此方程精度高，而且使用范围广，Z可以通过BWRS气体状态方程算出。这样连续性方程、动量方程和气体状态方程组成了描述输气管道瞬变流图1管道各时刻流量和储气量的方程组。在瞬态计算中，运用稳态摩擦系数，摩擦系数f［3］4结论能用下式来计算。ε1．10．981D5．04521ε5．8506根据上面的模型进行计算机编程，可以求出管=－2

10、lg{3．7065－Rlg[2．8257(D)+0．8981]};槡feRe道储气量等参数，进